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  人類造出了化學穩定性很好的熱固性塑膠,但是如何回收工程塑膠處理它們卻成了難題。比如熱固性塑膠的敏感分解溫度通常要比它的耐熱溫度高很多。因此,科學家們一直在尋找解決熱固性塑膠回收問題的方法。

  近日,IBM阿爾馬登研究中心的研究人員提出了新的思路:創造一種對酸堿度敏感的新型熱固性塑膠。這種塑膠保持了優越的性能,並且能夠在酸性條件下被分解為小分子單體,從而表現出可逆性。

  加西亞博士和他的團隊合成的是一種含氮雜環聚合物塑膠:團隊合成的在酸性條件下可降解的含氮雜環聚合物塑膠。圖中每一個紅藍相間的結構都是一個1,3,5-六氫化三嗪。

  加西亞等人先使用具有2個氨基的可聚合單體與聚甲醛在約50℃條件下合成一種半縮醛胺的共價網絡結構,然後繼續加熱到200℃,半縮醛胺脫水形成了1,3,5-六氫化三嗪並形成交聯點,形成塑膠的高分子結構。含氮雜環三嗪就這樣牽著彼此的手不放開,化學鍵良好的熱穩定性讓這種新型熱固性塑膠具有很好的耐熱能力。實驗分析表明,這種塑膠的韌性要比傳統的氮基聚合塑膠更優秀。

  而真正讓它突破傳統的一點是這種新型熱固性塑膠的pH敏感可逆性:雖然它對溫度不敏感,不過在pH值小於2時,只需經過簡單的分解反應,幾個小時後就能讓高分子聚合物分解成水和二氨基二苯醚:

  pH敏感塑膠分解後產生4,4''-二氨基二苯醚。它可以被用於聚酰亞胺和聚酯酰亞胺樹脂的生產。

  與傳統的溫控反應相比,這種由pH控制的反應的好處在於耗能少、反應易控制。這種反應不需要加熱到很高的溫度,也不需要很長的反應鏈。同時這種反應的產物也很環保——二氨基二苯醚可以作為合成塑膠的原料再次被利用,而水就更不用說了。這樣就保證了回收這種塑膠不會帶來任何已知的環境問題。

  在發明和技術進步的同時,我們也需要關注對環境的影響。加西亞和她的團隊發明的這種對pH敏感的可逆塑膠正是關注了這一點。如果這種塑膠的合成純度能夠達到工業生產要求,那麼對塑膠產品對環境的影響就很可能會減少。同時,由於這種熱固性塑膠具有更高的韌性,其塑膠制品的壽命可能也會被進一步提高,從而間接地減少了塑膠垃圾。
 

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